Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

Если на вход усилителя подан сигнал, то между сетками вход­

энергия пролетающих через сетки электронов. Будем считать, что расстояние между сетками / мало и каждый электрон пролетает его за очень малую долю периода. Пролетая сетки резонатора в

Рис 1.68. Пространственно-временная диаграмма полета электронов в двухрезонаторном клистроне

Таким образом, под действием входного сигнала происходит модуляция (изменение) скоростей электронов в луче.

В положительный полупериод, когда высокочастотный потен­ циал сетки g2 выше потенциала сетки g\, электроны ускоряются (v>V), а в отрицательный полупериод замедляются (y<V) . Knep - вой сетке резонатора электроны подлетают равномерно, поэтому количество ускоренных и замедленных электронов одинаково. Сле­ довательно, источник входного сигнала не расходует мощность на модуляцию скорости электронов. Величина нагрузки на источник входного сигнала определяется лишь потерями во входном резо­ наторе.

94

В пространстве группирования, т. е. между сетками g2 и g3, мо­ дуляция скорости электронов луча превращается в модуляцию плотности. Происходит это потому, что «быстрые» электроны до­ гоняют «медленные». В результате образуются сгустки и разре­ жения электронов. Наглядно это можно показать на простран­ ственно-временной диаграмме (рис. 1.68). В пространстве группи­ рования электроны движутся с постоянными скоростями, поэтому графиками их пути являются прямые линии, наклон которых к оси

Сетки выходного резонатора располагаются на таком расстоя­ нии от сеток входного резонатора, чтобы в них входили наиболее плотные сгустки электронов.

Через сетки выходного резонатора проходит пульсирующий по­ ток электронов, т. е. пульсирующий конвекционный ток. Первый же сгусток электронов, прошедший через сетки выходного резо­ натора, возбуждает в нем колебания. Если выходной резонатор настроен на частоту сигнала, то сгустки электронов будут тормо­ зиться высокочастотным полем резонатора, при этом кинетическая

Простейший двухрезонаторный усилительный клистрон харак­ теризуется невысоким к. п. д. Это объясняется отсутствием фоку­ сирующей системы. Поэтому происходит поперечное расширение луча, перехват электронов луча сетками и недостаточное группи­ рование электронов.

В целях получения высокого к. п. д. в конструкцию клистрона

95

Для управления потоком электронов используется не один, а несколько последовательно расположенных вдоль трубки дрейфа резонаторов и соответственно несколько пространств группирова­ ния. В многорезоматорном клистроне удается получить высокую плотность электронов в сгустках и большой импульс наведенного в выходном резонаторе тока, т. е. большую выходную мощность. Уровень выходной импульсной мощности многорезонаторных кли­ стронов в настоящее время равен десяткам мегаватт, а к. п. д. до­ стиг 50%. Коэффициент усиления по мощности бывает порядка десятков децибел.

Применение умножнтельных клистронов позволяет создавать на СВЧ многокаскадные передающие устройства, в которых за­ дающий генератор работает на более низких частотах и низком уровне энергии. Это обеспечивает высокую стабильность частоты.

2. Отражательный клистрон Н а з н а ч е н и е и у с т р о й с т в о

Отражательный клистрон является маломощным автогенерато­ ром сантиметровых волн. По диапазону рабочих частот клистроны бывают узкодиапазонные и широкодиапазонные. Узкодиапазонные

96

маломощные клистроны используются в качестве гетеродинов в приемниках сантиметровых волн, работающих на фиксированной

10 вт) используются в передатчиках радиорелейных линий. Ши­

рабочую волну осуществляется винтами или плунжерами. В метал­

Как генератор отражательный клистрон характеризуется двумя особенностями. Во-первых, его КПД 0|чень мал и лежит в преде­ лах 0,03—3%. Это не позволяет использовать его в качестве мощ­ ного генератора, но не является препятствием для использования в качестве маломощного генератора. Во-вторых, отражательный клистрон может до 107 раз в секунду изменять частоту при изме­ нении напряжения на отражателе. При этом мощность, расходуе­ мая на управление частотой, меньше, чем при любом другом •способе.

Отражательный клистрон был изобретен В. Ф. Коваленко в

.1940 г.

Рис. 1.72. Схема питания отражательного кли­ строна

движущихся от катода к отражателю. Ускоряющее поле действует

ным по плотности потоком. Ускоряющее поле сообщает электро­ нам кинетическую энергию; они пролетают сетки резонатора и по инерции движутся к отражателю.

98